大学物理课堂教学设计：静电场中的导体

山西农业大学信息学院-1-课堂教学设计6：静电场中的导体【授课内容】：静电场中的导体【所在章节】：第7章：静电场与恒定电场7.3节：静电场中的导体【授课对象】：2018级大数据学院（软件工程、数字工程、网络工程专业）【教学学时】：2学时一、学情分析（一）教材内容分析第7章《静电场与恒定电场》在前面重点介绍了描述电场性质的两个物理量电场强度和电势，两个重要的定理高斯定理和场强环路定理，本节重点在于研究导体存在电场中与电场的相互作用，以及导体电荷的具体分部与计算，分析静电屏蔽的具体应用，最后通过例题巩固加深理解。本课题设计的另一思路旨在让学生认真讨论积极参与，体验探索自然规律的艰辛和喜悦，培养学生学习物理的兴趣。（二）学生学习基础分析前期已经讲解了真空中的静电场，掌握了电场强度和电势概念以及高斯定理和场强环路定理，这是学习的基础。学生在高中只从电场强度角度分析了静电平衡时电场的性质，只是定性的分析了感应电荷的分布。本节静电平衡时电场的性质会从电场强度电势两方面研究，定量的分析感应的电荷分布，计算表面电场强度和电势。二、教学目标设计（一）知识与技能1、认识静电感应，知道感应起电的原理和感应电荷正、负的判定；2、知道静电平衡状态，理解静电平衡的条件，会分析静电平衡时感应电荷的分布；3、理解静电屏蔽现象及其应用；4、掌握有导体存在时电场强度和电势的计算。（二）过程与方法通过概念建立、规律的得出培养学生认真严谨的科学态度和探究创造的心理品质。引导学生运用所学知识进行分析推理，掌握归纳、演绎推理的方法，培养学生分析推理能力。（三）情感与价值观1、通过推理，培养学生科学的研究方法，以及严谨认真的学习态度。2、通过静电屏蔽的生活应用，体会物理学的实际意义。山西农业大学信息学院-2-三、教学内容设计（一）内容纲要1、导体的静电平衡条件；2、静电平衡时导体的电荷分布；3、导体表面电场强度；4、静电屏蔽；5、有导体存在时电场强度和电势的计算。（二）教学重点1、导体的静电平衡条件；2、静电平衡时导体的电荷分布；3、有导体存在时电场强度和电势的计算。（三）教学难点静电平衡时导体的电荷分布。四、教学策略分析（一）教学方法1、观察分析法授课开端，采用动画的形式向学生演示电光音乐，引发学生思考相关原因，引入新课，在演示法的过程中，重点是通过演示引发学生思考，由现象入手深入去探索现象背后的实质。2、现象归纳法分析静电感应的过程，让学生直观的感受到电子在电场力作用下定向移动，分析归纳总结得出静电平衡，让学生在思考问题的驱动下进行学习，在完成问题思考的过程中掌握应掌握的知识点。3、举例教学法运用教学例题，巩固概念、理解过程、把握关键思路；运用例题影响因素。运用工程应用实例加深学生静电平衡现象重要性认识。（二）教学手段1、课堂讲授对重点和难点问题通过公式推导分析、物理意义对比来说明问题，注重课堂气氛的调节和学生兴奋点的把握。2、多媒体辅助利用多媒体课件（PPT）进行视频、动画的展示，将复杂问题和现象更形象的展示给学生。3、板书山西农业大学信息学院-3-本节课有重要概念和公式的讲授和理解，结合授课过程中重点和难点，进行板书公式的推导和讲解，进一步促进学生对相关知识的理解。五、教学过程设计（一）教学过程索引教学活动教学内容设计意图1生活事例导入新课动画视频。魔法师的学徒电影中的电光音乐。通过动画视频中的现象去总结问题，进而构建物理模型导入新课内容，此举有利于促进学生对现象的观察，提高对课程的兴趣。2内容推演得出概念幻灯片动画演示，引导学生分析什么是静电感应，静电平衡状态在电场中的导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电荷的现象叫做静电感应，继续分析得出静电平衡状态。分析静电感应过程得出静电平衡状态。3内容推演归纳条件导体静电平衡条件。从导体静电平衡状态分析感应电场和外电场的叠加，归纳得到导体静电平衡条件：导体内部电场强度为零，表面电场强度方向和表面垂直，导体为等势体，导体表面为等势面。讲授重点内容，促进学生的理解和吸收。通过分析得出导体静电平衡条件。4内容推理电荷分布表面电场强度在静电平衡条件下利用高斯定理分析电荷分布①实心导体②空腔导体内部有电荷和内部没有电荷外表面0E讲授重难点内容，促进学生的理解和吸收。通过公式推导，加深学生对重难点知识的理解。5知识应用静电现象的应用1、尖端放电2、静电屏蔽尖端放电的利和弊，避雷针的原理用静电平衡现象的特征解释静电屏蔽腔内无带电体：腔外电场不能穿入腔内，进一步拉近学习与生活的距离，拉近理论与工程应用的距离。山西农业大学信息学院-4-腔内电场恒为零。腔内有带电体：导体接地，可屏蔽内电场。6例题精析归纳总结引导学生求导体存在时得电场强度。导体板A，面积为S、带电量Q，在其旁边放入导体板B。忽略边缘效应，求A、B上的电荷分布及空间电场分布。在理解讲解的过程中，通过学生提问的方式，引发学生对例题的思考，从静电平衡条件，电荷守恒定律和叠加原理三方面解决问题。消化所学新知识，并做到学以致用。通过所学知识对该例题进行分析求解，掌握有导体存在时电场强度的计算问题。7小结板书回顾。将知识点梳理总结加强概念和基本公式印象。8思考题幻灯片展示题目。思考：将一个带负电的导体移近一个不带电的孤立导体时？综合运用能力的提高。（二）教学板书设计山西农业大学信息学院-5-六、教学评价评价项目评价标准等级（权重）分自评教师评优秀良好一般较差知识理解掌握1、导体的静电平衡条件108532、静电平衡时导体的电荷分布；108533、导体表面电场强度108534、静电现象应用108535、有导体存在时电场强度和电势的计算10853思维锻炼提升6、分析静电平衡状态推理平衡条件108537、理解静电现象的应用108538、综合利用静电平衡条件，电荷守恒定律和叠加原理三方面解决问题。10853情感态度9、课堂上积极参与，积极思维，对物理课程兴趣度提升108537.3静电场导体一、静电平衡条件导体表面为等势面导体为等势体二、电荷分布三、静电屏蔽腔内有带电体：可屏蔽外电场腔内有带电体：导体接地，可屏蔽内电场四、计算山西农业大学信息学院-6-10、学习过程中能够紧跟教学思路，拓展思维，愉悦的接受新知识10853七、教学反思（一）教学流程设计符合认知规律通过动画视频中的现象去总结问题，进而构建物理模型导入新课内容，有利于促进学生对现象的观察，提高对课程的兴趣。结合幻灯动画逐步引入静电平衡状态，总结归纳静电平衡条件。结合前面内容推导电荷的具体分布，结合实际应用分析加深理解。整体设计联系紧密，前后呼应，有因有果；运用例题综合练习巩固新知识，例题选题合理恰当；结合生活实例使教学与工作生活距离拉近，有效培养学生价值观。（二）课件板书相结合现象引入课件展示动态感强，符合学生思维惯性，过程直观可控、使枯燥的知识易于理解，重点的公式推导采用板书，加深学生印象。例题结论与理论公式前后呼应，立体幻灯展示过程明显、思路清晰。